ОПТИМИЗАЦИЯ КИНЕМАТИЧЕСКИХ СХЕМ СТАНКОВ ДЛЯ ФРЕЗЕРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ПЛИТНЫХ ЗАГОТОВОК

УДК 674.817; 674.023                                                              А.В. Пашихина

ОПТИМИЗАЦИЯ КИНЕМАТИЧЕСКИХ СХЕМ СТАНКОВ ДЛЯ   

ФРЕЗЕРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ПЛИТНЫХ ЗАГОТОВОК

В статье приводятся результаты теоретических исследований и экспериментальных разработок по созданию оптимальной кинематической схемы станка для обработки поверхности композиционных плит фуговальной фрезой с винтовым зубом.

Ключевые слова: кинематика, привод, фреза, плита.

А.V. Pashikhina

Optimization of kinematic schemes of machines for surface treatment of composite plates

The article presents results of theoretical research and experimental development of an optimum kinematic scheme of machines for surface treatment of composite plates with jointing cutters with helical tooth.

Key words:kinematics,drive,сutter, plate.

Композиционные плиты и заготовки из них на основе древесины (ДСтП, МДФ) имеют широкое применение в мебельном производстве, строительстве, транспортном машиностроении.

Особенности производства плит прессованием и физико-механические свойства материалов, составляющих плиту, вызывают их разнотолщинность, которая устраняется резанием. Учитывая значительные форматы плит по ширине (до 2-х метров), их калибровку и шлифование проводят абразивной лентой (царапанием), что приводит к значительным затратам мощности и  переводу снятого припуска в пыль, исключая ее повторное применение [1], [5].

Организованное резание припуска плит лезвием значительно сокращает энергетические затраты, снятый припуск имеет определенный фракционный состав, пригодный для повторного использования. Интерес к такому виду обработки сегодня вызван тем, что на рынке появились фрезы фирмы «Фрезит» с винтовым зубом высокой стойкости, одноразового использования и минимальной ценой. Длина фрезы до 200мм, из нее составляются валы длиной до 1м. Учитывая максимальную скорость резания фрезы 80м/с, очевидно, что целесообразно работать штучной фрезой, исключая возможные изгибы и вибрации в наборных валах [2].

Для обработки поверхности плиты фуговальной фрезой с винтовым зубом, при непрерывной подаче плиты, ось фрезы должна располагаться в направлении подачи плиты или находиться в сложном движении, например, находясь на вращающемся кривошипе, длина которого равна половине ширины обрабатываемой плиты (рис. 1а). Обеспечить разнотолщинность плиты в этом случае затруднительно, так как зазор в кривошипном вале, неуравновешенные массы ведут к погрешностям обработки. Для исключения этого фуговальная фреза должна иметь направляющую, связанную с фрезой и приближенную к зоне обработки. Рассмотрим ряд схем, удовлетворяющих этим условиям, и выберем наиболее целесообразную из них (рис.1).

Рис.1 Кинематические схемы станков с винтовой фрезой

Кулисный механизм (рис.1б) удовлетворяет этим требованиям, однако имеет два существенных недостатка: значительное расхождение в скорости перемещения фрезы при прямом и обратном ходе; значительные габариты, не обеспечивающие должного качества обработки [3].

Аналогичные недостатки характерны и для схемы, рис.1д.

Возможна установка фуговальной фрезы на штоке пневмо, - гидроцилиндра (рис. 1в), или рейке реечной передачи (рис.1г). Недостатком этих схем является их низкие скорости перемещения фрезы, высокая инерционность в крайних положениях, использование для вращения колеса рейки дискретного двигателя, гидро,- пневмостанций.

Применение цепной передачи (рис 1е) позволяет преобразовать вращательное движение в поступательное движение фрезы, если ее механически связать со звеном цепи. Цепи в зависимости от типа имеют значительные тяговые усилия, диапазон скоростей до 1м/с, ускорений до 10 м/с² и плавное изменение кинематических и динамических параметров в крайних положениях [4].

Конструктивно кинематическая схема цепного привода включает две ведущие звездочки 1 с надетой на них цепью 2, к которой на одно из звеньев 3 подвижно закреплена приводная цилиндрическая фреза, корпус которой перемещается по штанге 4, установленной над обрабатываемой поверхностью плиты 5. Экспериментальный образец станка фрезерования плитных заготовок, выполненный по схеме рис.1еи представлен на рис.2.

Рис.2 Экспериментальный станок обработки поверхности плит фуговальной фрезой с винтовым зубом.

Исследование кинематических параметров расчетным и экспериментальным путями показало:

- при диаметре звездочки цепи от 100 до 200мм центростремительное ускорение в крайних положениях при оборотах до 200об/мин не превышает 15м/с²;

- ускорения на прямолинейных участках доходят до 0,5 м/с²;

- инерционные нагрузки, силы полезных сопротивлений резанию плиты обеспечивают устойчивость работы цепного привода.

Выводы:

1.         Оптимизирована схема поступательного привода винтовой фуговальной фрезы и методика расчета параметров привода.

2.         Проведено рабочее проектирование экспериментального станка, подтверждающее его работоспособность.

Литература:

1.                 Проектирование металлорежущих станков и станочных систем: Справочник-учебник. В 3-х т. Т.1: Проектирование станков/ Под общ. ред. А.С. Проникова. Изд-во МГТУ им Н.Э. Баумана; Машиностроение,1994. – 444с.

2.                 А.Г. Ермолович. Выбор инструмента для обработки поверхности листовых материалов на основе древесины для снижения разнотолщинности и шероховатости. Сборник СибГТУ; Красноярск: СибГТУ. – 2008. Вып. № 15. Т 3, 4 – С. 351 – 353.

3.                 Теория механизмов и механика машин: Учеб. для ВУЗов /  К.В. Фролов, С.А. Попов, А.К. Мусатов и др.; Под ред. К.В. Фролова. – 5-е изд., стереотип. – М.: Высш. школа, 2005. – 496с.

4.                 Проектирование цепных передач: Справочник. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1982. – 336с.

5.                 Устройство для снижения шероховатости плитных изделий из древесины. Решение о выдаче патента на полезную модель по заявке № 2009116197 / 22 А.Г. Ермолович, В.В. Ромашенко, П.В. Цаплин, И.Н. Шахворостов, А.В. Пашихина.